[發明專利]一種鋰二次電池電極片保護層及其制備方法

有效

• 申請號: 202011460735.4
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112574659B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 崔光磊;韓鵬獻;丁國梁;王成棟;劉海勝;陳鍇;金永成
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 何薇;李穎

本發明屬于電化學儲能電池技術領域，具體涉及一種鋰二次電池電極片保護層及其制備方法。保護層由有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物混合形成分散液，而后于正電極片和負電極片漿料層外側烘烤形成保護層。本發明所提供的鋰二次電池電極保護層制備工藝簡單，易于工業化生產，可廣泛應用于固態鋰二次電池、液態電解液鋰二次電池生產。該保護層改善安全性能的同時，電池的自放電、循環壽命、充放電效率均得到改善。

技術領域

本發明屬于電化學儲能電池技術領域，具體涉及一種鋰二次電池電極片保護層及其制備方法。

背景技術

新能源作為國家戰略性新興產業，近年來得到快速發展。作為新能源產業的重要支撐和輔助技術，電化學儲能器件成為全球研究與開發熱點。鋰二次電池以其高工作電壓、高能量密度、長壽命、環境友好等特點，在便攜式消費電子、移動通訊、新能源電動車等領域得到廣泛應用。近年來人們對新能源汽車續航里程的要求不斷提高，以及智能通訊、能源互聯網等領域不斷發展，對鋰二次電池的性能要求，如能量密度、安全性、自放電、壽命、充放電效率等性能要求不斷提升。但現有鋰二次電池技術中，隨著電池工作電壓和能量密度的提升，電池電極片的熱穩定性變差，在極端條件下，如針刺、碰撞等，很容易發生熱失控，從而帶來電池燃燒甚至爆炸的危險。如何通過技術手段，改善電池電極熱穩定性，從而避免熱失控的發生，成為鋰二次電池亟待解決的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種鋰二次電池電極片保護層及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種鋰二次電池電極片保護層，保護層由有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物混合形成混合液，而后分別涂覆于正電極片和負電極片漿料層外側，經烘烤形成保護層。

所述的機聚合物、鋰鹽和納米氧化物復合物保護層的厚度為1～10微米。

所述有機聚合物為熱塑性聚氨酯、聚碳酸丙烯酯、聚環氧乙烯、聚酰亞胺、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈中的一種或多種；

所述納米金屬氧化物為納米二氧化鈦、納米二氧化硅、納米三氧化二鋁、納米氧化鋅、納米氧化鋯、納米氧化錫中的一種或多種，納米金屬氧化物的粒徑為10～1000納米；

所述鋰鹽為二草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、二氧二氟磷酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟草酸硼酸鋰的一種或多種。

一種鋰二次電池電極片保護層的制備方法：

步驟1：將所述的有機聚合物、表面活性劑溶于有機溶劑中形成有機聚合物分散溶液，均勻分散攪拌。

步驟2：向步驟1的有機聚合物溶液中先加入鋰鹽，再加入納米金屬氧化物，超聲分散，形成有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物混合溶液；

步驟3：將步驟2得到的有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物混合溶液，在低露點環境條件下，涂覆于鋰二次電池電極片上，之后置于烘箱中烘烤，進而在兩電極片之間形成保護層。

所述有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物混合溶液為按上述比例先將有機聚合物、表面活性劑溶于有機溶劑中形成有機聚合物分散液，均勻分散攪拌；而后向分散液中加入納米金屬氧化物，再經超聲分散均勻，形成混合溶液待用；其中，所述有機聚合物、鋰鹽、納米金屬氧化物之間的質量比為1～50:5～20:50～100；所述的有機聚合物、表面活性劑與有機溶劑的質量比為0.5～10:0.01～0.5:100。

所述均勻分散攪拌時間為1-48小時，超聲分散時間為0.5-6小時。

所述有機聚合物-鋰鹽-納米金屬氧化物混合溶液通過轉印、噴涂或刮刀涂覆中的一種方式，涂覆于正電極片、負電極片漿料層外側，經60～100℃烘烤，形成保護層。